Polarizarea

Polarizarea luminii. Optica cristalelor birefrigente

I. Scopul lucrarii

- Studiul naturii ondulatorie a luminii prin investigarea fenomenului polarizarii

- Studiul fenomenului de birefrigenta a cristalelor

- Determinarea puterii specifice rotatorie a solutiei de zahar

- Determinarea concentratiei necunoscute a unei solutii de zahar optic active

II. Considerente teoretice de baza

II.1. Natura ondulatorie a luminii si polarizarea luminii

Unda electromagnetica este o unda transversala in care vectorul intensitatii campului electric , respectiv vectorul intensitatii inductiei magnetice executa oscilatii reciproc perpendiculare pe directia de propagare a radiatiei (figura1).

Fig. 1. Oscilatia vectorului electric si al vectorului magnetic in plane perpendiculare pe directia de propagare a undei electromagnetice

Unda electromagnetica care se propaga cu viteza v este descrisa prin perechea de ecuatii:

in care este viteza de propagare a undei in mediul considerat, - este permitivitatea dielectrica a mediului, -este permeabilitatea magnetica a mediului.

Unda electromagnetica in interactiunea sa cu substanta isi exercita actiunea in primul rand prin componenta electrica a campului electromagnetic, numita "componenta luminoasa". Radiatia electromagnetica cuprinde o gama larga de lungimi de unde, din care domeniul vizibil se situeaza intre 0,38 - 0,75 .

Unda de lumina naturala se caracterizeaza prin distributie cu simetrie de rotatie a oscilatiei vectorului camp electric situat in planul perpendicular pe directia de propagare. Polarizarea luminii naturale inseamna limitarea directiei de oscilatie a vectorului de camp electric, fara sa existe o simetrie de rotatie in oscilatia "vectorului luminos". Directia de propagare a radiatiei si directia de oscilatie a vectorului camp electric definesc planul de polarizare sau planul de vibratie al vectorului luminos . Polarizarea poate fi realizata in procesul de reflexie a luminii sau in cazul refractiei luminii la traversarea suprafetei de separatie a doua medii dielectrice. In cazul luminii reflectate oscilatia campului electric are loc dupa o directie perpendiculara pe planul de incidenta, iar pentru lumina refractata oscilatia vectorului de camp electric are loc in planul de incidenta (figura 2).

Fig. 2. Prezentarea schematica a directiilor de oscilatie a vectorului de camp electric pentru lumina total polarizata prin reflexie sau prin refractie pe suprafata unui dielectric

Vectorul campului electric poate fi asimilat cu suma a doua componente ortogonale. In cazul luminii plan polarizate, vectorul campului electric are o directie definita de oscilatie in planul perpendicular pe directia de propagare (figura 3).

Fig.3. Descompunerea luminii polarizate dupa doua directii reciproc perpendiculare

Intensitatea campului electric poate fi scrisa in forma analitica:

Planul de polarizare poate avea directie arbitrara, in particular pentru directia de vibratie poate fi orientata la ? = 45? fata de axele Ox sau Oy. Daca vectorul se roteste in jurul directiei de propagare, astfel incat intre componentele si exista o diferenta de faza avem lumina circular polarizata, unde:

Daca rotatia vectorului coincide cu sensul de rotatie a acelor ceasornicului se spune ca avem polarizarea circulara catre dreapta, in caz contrar polarizarea circulara